c++初級(jí)并查集知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
并查集是一種樹型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),用于處理一些不交集的合并及查詢問題。
有一個(gè)聯(lián)合- 查找算法定義了兩個(gè)用于此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作:
- Find :確定元素屬于哪一個(gè)子集。它可以被用來確定兩個(gè)元素是否屬于同一子集。
- Union:將兩個(gè)子集合并成同一個(gè)集合。
并查集主要運(yùn)用在合并元素以及查詢兩個(gè)元素是否在同一集合的問題,在信息學(xué)競賽中廣泛涉及
初始化:
一開始,每一個(gè)元素都是一個(gè)集合,打個(gè)比方,每個(gè)人所在的 " 家族 " 只有他一個(gè)人。我們還需要一個(gè) f 數(shù)組,里面存的是他的 “父親” 的編號(hào),初始值為 f[1]=1,f[2]=2……f[n]=n,如圖
2、find函數(shù):find(a)是用來查找a的“祖先”的,例如,我們要查找 a 的祖先,就要去找 a 的父親的父親……,直到有個(gè)人 b ,他的父親就是他自己,那么 b 就是 a 的祖先代碼如下:int find (int x){ if(f[x] == x) return x;//如果x的父親就是他自己,則x為a的祖先 else return find (f[x]);//否則a的祖先 就是a的父親的祖先}int x=find(a);find函數(shù):find(a)是用來查找a的“祖先”的,例如,我們要查找 a 的祖先,就要去找 a 的父親的父親……,直到有個(gè)人 b ,他的父親就是他自己,那么 b 就是 a 的祖先代碼如下:int find (int x){ if(f[x] == x) return x;//如果x的父親就是他自己,則x為a的祖先 else return find (f[x]);//否則a的祖先 就是a的父親的祖先}int x=find(a);
union函數(shù):
union(a,b) 就是合并 a,b 這兩個(gè)人所在的家族,只需要把 a的祖先的父親 指向 b的祖先
如何合并?我們?cè)O(shè) u=find(a),v=find(b) , 只要將 u,v 其中一個(gè)人的父親編號(hào)指向另外一個(gè)人就行了,例如 f[u]=v
代碼如下:
void Union (int a,int b)//因?yàn)閡nion是c++的保留字,所以只好大寫u { int u= find(a), v= find(b);//尋找a,b的祖先 f[u]=v;//合并家族 } Union (a,b);
在合并的時(shí)候還有一個(gè)注意點(diǎn):為什么不能直接把 a 的父親指向 b ?因?yàn)檫@樣并不能合并完全,a 的父親, a 的父親的父親……,都不能合并到 b 的家族里(想一想,為什么?),如圖
5、查詢兩個(gè)元素是否在同一集合里:查詢 a,b 是否在同一集合里,就是看他們的祖先是否相等,若相等則在同一集合里,否則就不在代碼如下:if( find(a) == find(b) ) cout<<"Y\n"; //如果祖先相等就輸出“Y”else cout<<"N\n"; //否則輸出“N”查詢兩個(gè)元素是否在同一集合里:查詢 a,b 是否在同一集合里,就是看他們的祖先是否相等,若相等則在同一集合里,否則就不在代碼如下:if( find(a) == find(b) ) cout<<"Y\n"; //如果祖先相等就輸出“Y”else cout<<"N\n"; //否則輸出“N”
例題:
至此,你應(yīng)該對(duì)并查集有了初步的了解,是時(shí)候上例題了
題目描述
如題,現(xiàn)在有一個(gè)并查集,你需要完成合并和查詢操作。
輸入輸出格式
輸入格式:
第一行包含兩個(gè)整數(shù)N、M,表示共有N個(gè)元素和M個(gè)操作。
接下來M行,每行包含三個(gè)整數(shù)Zi、Xi、Yi
當(dāng)Zi=1時(shí),將Xi與Yi所在的集合合并
當(dāng)Zi=2時(shí),輸出Xi與Yi是否在同一集合內(nèi),是的話輸出Y;否則話輸出N
輸出格式:
如上,對(duì)于每一個(gè)Zi=2的操作,都有一行輸出,每行包含一個(gè)大寫字母,為Y或者N
其實(shí),這道題目就是把上面幾個(gè)步驟綜合在一起,代碼如下
并查集的路徑壓縮
路徑壓縮,顧名思義,就是將本來要很多步完成的事情壓縮成一步
因?yàn)槲覀兠看?nbsp;find(a) 都要消耗 O (a 的層數(shù) ) 的時(shí)間,如果數(shù)據(jù)構(gòu)造成一條鏈,則每次 find 都需要 O(n) 的時(shí)間,這是我們不希望看到的
所以,我們可以把 f 數(shù)組的性質(zhì)改變一下 f[a] 指向的編號(hào)變?yōu)?nbsp;a 的祖先
代碼該怎么寫呢?我們只需要在 find 函數(shù)里把
return find (f[x]);
變成
return f[x]=find(f[x]);
就可以了
這樣每一次 find 都會(huì)使路徑上的每個(gè) f[x] 指向 x 的祖先,每一次 find 也就只需要 1 步就行了(除非被合并過,那也只需要 2 步),這就是路徑壓縮的實(shí)質(zhì)
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